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c++ 右值引用

程序员文章站 2022-05-18 20:17:57
1. 左值和右值 简单的定义来说,能够放在赋值等号左边的就是左值,反之则是右值(所有表达式不是左值就是右值,左右值不存在交集)——但是这个解释实在有点鸡肋。下面对定义结合例子做些补充。 右值:在内存中不占有内存的表达式 左值:在内存中占有一定内存位置的表达式 例子合法性很好理解——可以在结合左右值的 ......

1. 左值和右值

  简单的定义来说,能够放在赋值等号左边的就是左值,反之则是右值(所有表达式不是左值就是右值,左右值不存在交集)——但是这个解释实在有点鸡肋。下面对定义结合例子做些补充。

  • 右值:在内存中不占有内存的表达式
  • 左值:在内存中占有一定内存位置的表达式
1 int i;
2 i = 2; //合法
3 2 = i; //非法

  例子合法性很好理解——可以在结合左右值的定义。

 1 #include<iostream>
 2 int main()
 3 {
 4     int t;
 5     int* q = &(t + 1);//非法,t+1在内存中没有位置
 6 
 7     int arr[] = { 1,2,3 }; int r[] = { 1,2,3 };
 8     int* i = arr; //合法
 9     std::cout << arr << std::endl; // 006ff808
10     arr = r; // 非法
11     *(arr) = 10;//合法
12 }

  在这里,我们需要理解下第八行,arr 作为右值—— 注意 arr 是内存地址,是一个地址,不同于第一个例子中的 i 。在第九行可以看到打印的 arr 代表的地址内容,第十行也就必定是错误的(是右值就不可能作为左值)。

  而第11行,arr 貌似变成了左值——也就是左值和右值在一定程度上是可以转换的。其中扮演关键角色的就是 * 解引用。既然是左值,按照我们前面说的,那应该在内存中存在一处分配的内存位置,*arr 解引用之后的确是存了 1 这个数,所以可以重新赋值10。

 

2. 右值引用

  通过下面的例子来理解:

 1 #include<iostream>
 2 #include<string>
 3 using namespace std;
 4 struct a
 5 {
 6     // 构造函数
 7     explicit a(size_t _size = 0) :size(_size),ptr(new int[_size]()) {
 8         cout << "construct..."<< endl;
 9     }
10 
11     // 拷贝赋值运算符
12     a& operator=(const a& tmp) {
13         if (&tmp != this)
14         {
15             this->ptr = new int[tmp.size];
16             for (size_t i = 0; i < tmp.size; ++i) {
17                 this->ptr[i] = tmp.ptr[i];
18             }
19         }
20         cout << "copy assignment 等于..." << endl;
21         return *this;
22     }
23 
24     // 拷贝构造函数
25      a(const a& tmp) {
26         this->ptr = new int[tmp.size];
27         for (size_t i = 0; i < tmp.size; ++i) {
28             this->ptr[i] = tmp.ptr[i];
29         }
30         cout << "copy construct..." << endl;
31     }
32 
33     // 析构函数
34     ~a() {
35         if (ptr) 
36         {
37             delete[] ptr;
38             size = 0;
39             cout << "destructor..." << endl;
40         }
41     }
42 
43 private:
44     int* ptr;
45     size_t size;
46 };
47 
48 int main()
49 {
50     a a(10);
51     a b;
52 
53     cout<< "=====start=====" <<endl;
54     b = a;
55     cout << "=====end=====" << endl << endl;
56 
57     cout << "=====start2=====" << endl;
58     a c = a;//是拷贝构造。或者加上explicit改成a c(a) 可能更好理解
59     cout << "=====end2=====" << endl << endl;
60 
61     a d;
62     cout << "=====start3=====" << endl;
63     d = a(5);
64     cout << "=====end3=====" << endl << endl;
65 
66     return 0;
67 }

c++ 右值引用

 

 

   结果上看,应该都比较好理解。

  其中第三处是要引出的重点,可以看到应该使用了 d = a(10),这条语句,a() 是一个临时变量,在完成 construct -> copy assignment 之后就进行了 destructor。我们来讨论下这一句赋值语句的内部过程,a(10) 调用构造函数并申请了内存空间,然后去实现拷贝赋值运算符,临时变量a(10)的内容【copy】给 d 变量,随后 a(10) 被销毁。而我们知道在 copy assignment (拷贝赋值运算符)方法中,我们又为 d 变量同样申请了 大小为10的数组空间,这就出现了一定的“低效处理”。不妨这样想,如果我们将a(10)申请的空间,通过拷贝赋值运算符,直接将这个空间给变量d,这样d就不用再去申请空间(反正a(10)的空间申请了,马上就会释放。相当于白白多申请和释放了一次,不如直接将a(10)的空间转移到d变量名下)。

  这就引入了右值引用,如下例子:

 1 #include<iostream>
 2 #include<string>
 3 using namespace std;
 4 struct a
 5 {
 6     // 构造函数
 7     explicit a(size_t _size = 0) :size(_size),ptr(new int[_size]()) {
 8         cout << "construct..."<< endl;
 9     }
10 
11     // 拷贝赋值运算符
12     a& operator=(const a& tmp) {
13         if (&tmp != this)
14         {
15             this->ptr = new int[tmp.size];
16             for (size_t i = 0; i < tmp.size; ++i) {
17                 this->ptr[i] = tmp.ptr[i];
18             }
19         }
20         cout << "copy assignment 等于..." << endl;
21         return *this;
22     }
23 
24     // 使用右值引用的拷贝赋值运算符
25     a& operator=(a&& tmp) {
26         if (&tmp != this)
27         {
28             this->ptr = tmp.ptr;
29             this->size = tmp.size;
30 
31             tmp.ptr = nullptr;
32             tmp.size = 0;
33         }
34         cout << "copy assignment 等于2..." << endl;
35         return *this;
36     }
37 
38     // 拷贝构造函数
39      a(const a& tmp) {
40         this->ptr = new int[tmp.size];
41         for (size_t i = 0; i < tmp.size; ++i) {
42             this->ptr[i] = tmp.ptr[i];
43         }
44         cout << "copy construct..." << endl;
45     }
46 
47     // 析构函数
48     ~a() {
49         if (ptr) 
50         {
51             delete[] ptr;
52             size = 0;
53             cout << "destructor..." << endl;
54         }
55     }
56 
57 private:
58     int* ptr;
59     size_t size;
60 };
61 
62 int main()
63 {
64     a a(10);
65     a b;
66 
67     cout<< "=====start=====" <<endl;
68     b = a;
69     cout << "=====end=====" << endl << endl;
70 
71     cout << "=====start2=====" << endl;
72     a c = a;//是拷贝构造。或者加上explicit改成a c(a) 可能更好理解
73     cout << "=====end2=====" << endl << endl;
74 
75     a d;
76     cout << "=====start3=====" << endl;
77     d = a(10);
78     cout << "=====end3=====" << endl << endl;
79 
80     return 0;
81 }

c++ 右值引用

   可以看到通过使用右值引用,执行一样的 d = a(5)操作会调用右值引用的拷贝运算符方法。这样写就能达到如下效果:a(5)申请了临时空间,但是这空间通过拷贝运算符方法(右值引用)直接被 d 变量接管,d 变量无需再去申请空间了注意:第31,32行代码不能不写,经过28,29行之后,d 变量和 a(5) 临时变量的指针都指向了同一块内存,而之后 a(5) 将被销毁,所以需要将 a(5) 的指针置为 nullptr,但这部分内存由 d 对象接管。注意:这里看上去好像少了临时变量 a(5) destructor(没有打印),其实对象 a(5) 也是执行了析构,析构时释放这个类——也就是临时a(5)这个类,但是因为我析构函数有个if条件,所以只是看上去没有打印罢了,反正依旧会执行析构。

 

3. std::move()